C语言数组与指针详解

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       好多同学都说：“老师，我看到指针就晕！”，说实话，见过晕血的，见过晕车的，晕指针的到是第一次听说！

       我们先来分析一下晕车的原理，再来对比一下为什么晕指针。

       晕车，是因为耳朵里的一个器官对外界的振动太敏感，导致身体调节功能紊乱，系统不能正常工作，轻则，晕点，中则，吐点，重则，“重启”（倒地）。时间长了，知道自己晕车，于是，看到公交车，TAXI，火车，自行车，都晕！这样的病就大了，上升到心理疾病了。这可得治。我们都明白上面的道理，怎么克服晕车呢？你不可能避免做车，你要去面对，怎么克服晕车也很简单，先是功心，“口服不如心服”，所以先治心病：建立信心。经常试着去做晃动不大的车，最好听着MP3，这样能减缓心理对晕车的敏感度。时间长了，慢慢的克服了心理作用，然后就要上升到治根的阶段了，要去试着挑战做公交，TAXI，船。

       上面都是个人的一些见解，上大学时，要是不学计算机就去学医了！

       回来我们开始治“晕指针”这号病，其实很多同学晕指针，也是因为自己基础不好（身体素质不好），刚开始学的时候，不用心，还没有弄的很明白，一编程（有的同学4年都没编过一个程序）就错，形成了恐惧心理，其实C指针非常灵活，它对学生的要求也比较高，说白了，它要求有计算机的组成原理一些基础，如果有的话，你回头看指针，So easy!

       我们先开始“攻心”。

 

1.         晕指针，唐式偏方一：“投石问路”

#include <stdio.h>

int main(void)

{

       char* str = "ABCDEFGHIJKL";

       int* pInt = (int*)str;

       printf("%c\n%c\n",*(str+1),*(char *)(pInt+1));

       return 0;

}

       上面的程序如果你要是灰常EASY的回答出来，那你的功底已经不错了！心病是估计没有了，可以进入吃药保养阶段了（做题）。

如果上面的题看起来就特别费劲，看来你晕的不轻，得治。要不问题会很严重。

 

基于上面的小测试，进入唐式第二方：“理气静心”

       我们先看把C指针的基础打好。在这之前先来复习下变量和常量，有的同学会问，这是为什么，我只能告诉你，你晕C指针，是因为你从刚开始有问题就没有重视，或者你忽略了问题的严重性，导致现在的情况，这也没有办法，中国的教育就不重视这一块，说实话，大学里讲C语言的，很多都没有太多的讲到变量和常量，这是很XXX的。我们开始治疗。

 

•  常量：其值不发生改变的量称谓常量。常量又称为字面量，表述常数。它们可以和数据类型结合起来分类，比如：整形常量，浮点型常量，字符常量= =，常量是可以不经过定义和初始化，而直接引用的。

常量又分为：直接常量和符号常量。

直接常量又叫做:字面常量。如12，0，4.6，‘a‘，“abcd”

符号常量如宏定义的：#define PI 3.14

特点：常量的值在其作用域内不会发生改变，也不能再被赋值。其在出现时就被当作一个立即数来使用。也就是说，只能被访问，被读，而不能被写，被赋值。

 

•  变量：其值可以改变的量称这变量。一个变量应该有一个名字，在内存中占据一定的存储单元。变量在使用前必须要定义。

 

•  变量名和变量的值：

变量名是在，变量的声明的时候，该名字就和内存中一块地址绑定在一起了。可以通过变量名直接找到对应的内存区域，也可以通过地址找到其内存区域。因此有了引入指针的依据。

变量的值是变量所对应的内存区域内存放的二进制序列。当该变量被声明成整形时，内存区域的二进制序列被以整形的形式翻译出来。比如：int a = 97; 其在内存中是以97的二进制形式存放的，当使用时，他会被以10进制形式表现出来。同样的char a = ‘a’; a的ASIIC码是97，也是以97的二进制存放的，使用时，会被以字符a的形式表现出来。

如果变量是一个指针变量，那么指针变量里的二进制序列被翻译成一个地址，

比如：

       int a = 10;

       int * p;

       p = &a;

这里的指针变量p的值是a的地址（p = &a），它是什么啊？看下图：

声明了一个变量a，它是整型，被赋值为10（它的值被翻译成整数），要形成这种思维，时间长了你就知道这样做的好处了，又声明了一个指针变量p,它是Int类型的（它指向的地址里面要装Int），然后将a变量的地址（ox2c406b24）给了p，这儿注意下。现在访问a里面的值有了两种方式（其实本来也有这两种），一个是通过变量名a（绑定的），一个是通过地址ox2c406b24，地址ox2c406b24给了p了，p指针变量（指针变量是变量，这个思维很重要）里面存放的是ox2c406b24（a的地址），那么现在访问a可以通过：

       printf("%d\n", a);    //通过变量名

       printf("%d\n", *p);    //通过指针变量

如果你现在上面的都很明白了，那你有了晕指针好转的迹象，只是迹象，（迹象だけです^_^）。现在验证下是不是真的有好转：

1、

char ch = 'a';

int a = (int)ch;

printf("%d %c\n", a, ch);

ch是什么？ ch 里面是什么？ a是什么？ a里面又是什么？打印什么？

2、

int add = 0x123456;

int * p = (int*)add;

add是什么？add里是什么？ P是什么？ P里面是什么？ *p 又是什么？

嘿嘿，晕不？别慌，再来。。。

3、

#define PI 3.14

int a = PI;

printf("%d\n", a);

上面的程序有没有问题？

4、

#define PI 3.14

printf("%d\n", PI);

程序有没有问题？

5、

#define PI 3.14

int a = PI;

PI = 1.85;         

int b = PI;

printf("%d%d\n", a, b);

程序有没有问题？

 

差不多头疼的不行了吧，没事，这是药劲，好药都这样。

最后一个：

6、

char *str = "abcdef";

printf("%s\n", str);

*str = "fedcba";

printf("%s\n", str);

str[2] = 'C';     //修改第三个字符为大写

printf("%s\n", str);

程序有没有问题？

好，第一方到此为止，老中医要休息会。

上一方药劲比较重，年轻人吗。现在给你们点解药：

1、主要是测试类型转换，还有对变量的理解是否到位。

2、对变量的值的理解是否到位

3、对常量，宏替换的理解是否到位

4、对宏替换的理解是否到位

5、能否修改常量的值？

6、能否修改字符串常量的值？

通过上面我们可以学到以下内容，重点，记下：

       1、不管什么常量，其值是编译是固定好的，不能再被改变

       2、变量里的值，和其数据类型没有关系，它只是一个二进制序列，不要将电脑想的多聪明，它只认识0, 1，只不过，这一堆01被其类型限定了其代表的意义，类型为整形就是其值，指针地址类型，就是内存里的一个地址，字符型，就是其无符号整形代表的ASCII码。

      3、字符串，是常量(字符指针指向一字符串，不是数组，数组和指针的区别在后面)，其值不能再被改变，char * str = "abcdef";这行代码的意思是告诉编译器：老编啊，我这儿有个抽屉（指针变量str），你给我找个房间（存放字符串的内存空间），找到后，把钥匙给我放到这个抽屉里。老编去找客房经理，找到后问：有没有空房间啊，有的话给我一间，一哥们要开房，客房经理去查房间入住情况（内存管理），最后说，这儿有一间，它是老总的房间，你要不先用着，你用没事，你可别乱动里面的东西，你要是动的话，估计你那哥们就被KILL掉，老板是黑社会的，不过，你用没事。于是，老编将老总房间钥匙给我放到了抽屉（指针变量str）里，这样，我打开抽屉（指针变量），拿出房间（内存空间）钥匙（指针），去开房了，老编告诉的，别乱动，用没事（读取），一定不能破坏里面的结构（修改数据内容），要是乱动（修改数据），会出乱子的（段错误），然后你会被KILL的（异常结束程序）。如果有两个人，就会Double kill，老板就GOD LIKE了。

 

明白了常量和变量的区别后，再进行后面的学习就轻松点了！下面我们来看下指针的双胞胎哥们，数组。一般晕车人里面有很多也晕飞机，晕船，所以呢，晕指针的，也一般都会晕数组。

 

•  数组：我们先咬文嚼字一下，数指数据，组，就是小组，由数据组成的小组，就叫数组（学计算机的，不光要学好计算机，也要学好语文，偶尔还要懂点医学，你要是经常看计算机图书，你看台湾人写的书，都有很多文言文在里面，我们这点做的完全没有台胞做的好，所以人家计算机牛啊）。

数组有几个特点一定要注意，看到数组就要想到：

1、  数组里面的数据类型是相同的，小组里面的成员肯定要一样的啊，驴堆里站一马，驴马不分，鸡窝里蹲一丹顶鹤，鹤立鸡群，这都是不合群的东西，计算机里面也讲“和谐”。我们顺便看下数据的基本类型：int float double char 这些是基本类型，所以它们可以存在以下类似数组：int a[10], float f[10], doule d[10], char str[10]; 它们每一个都有10个元素，每一个元素的类型都是其前面声明的类型。我们是学嵌入式的，我们不能光看到表面的东西，我们要看到底，好东西是走了光才叫好，光有好东西，别人不知道也不行。其实数组在内存中是连续分配的，如下图：

定义了一char型数组a，它有6个元素，分别是'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'，它们在内存里面是连续存放的，每个元素占用一个字节。 强烈谴责那些将'A' 当成"A"的人，前者是单个字符，后者是字符串，鄙视那些，问“字符和字符串有什么区别？”的人，不知道字符和字符串的区别，那你吃过羊肉串吗？单个羊肉块能叫串吗，多个羊肉块串起来才叫串，所以字符是单个，字符串可以是多个字符组成的数组（最后有一个结束符号\0），羊肉块串起来一烤就叫烤羊肉串，字符串一拷，叫拷贝串，学计算机哪有那么简单，要是我开个学校，入学前要体检，测视力，量身高体重，....，三围什么的，不行的PASS。

       仔细看上面的图，每一个字符都有一个地址，它们的跨度是1（字节），数组的每个元素都可以通过下标来访问，下标（index， for循环变量经常用i就是因为这个东西）其实就是他在数组中的位置，也就是他的号，拉10个人过来，报数，1，2，3.....，只不过，C语言里数组的下标是从0开始的，在计算机里面能访问的最小单位就是字节了，也就是地址只能找到以字节为单位，不能再精确了。数组名a和变量名道理上是一样的，在编译时就和数组的首地址绑定上了，a就是数组的首地址，变量名和数组名其实都是方便人们记忆而取的代号，它在代码反汇编后，其实不存在变量名的，回想下，访问数据有两种方式，既然反汇编后的代码不存在变量名，只能通过那种方式访问数据了，那就是地址。数组中的每一个元素，可以被看成一个变量（回想下变量的特点），因此其可以被读，写，修改，爱怎么得瑟怎么得瑟，你只要不把房间拆了（内存空间），怎么折腾都行。每一个元素的地址都可以通过首地址的偏移量（offset这个词记住，四级里没有）来算出来，这个偏移量说白了就是下标了。比如上面的图中：'C'所在地址0x28c5，相对首地址0x28c3的偏移量是2，那a[2]也可以访问'C'了，注意一点，a代表数组，代表数组的首地址，代表数组第一个元素的地址，这“三个代表”一定要记住。那a+1呢，a是三个代表，那它是第一代表还是第二个代表，还是第三个代表呢？这儿的a应该是第一个元素地址的意思表示的意思应该是&a[0]，a+1是个地址的算术运算，而数组是个一维数组，数组中每个元素都是一个字符，a+1就是a当前地址0x28c3的下一个元素的地址0x28c4（结合图来看），也就是'B'的地址，如果a是一个二维数组名的话，那么二维数组被编译器理解为一个一维数组，一维数组里的每一个元素是一个一维数组，有点乱，别慌，屡一下，看下图：

a是个二维数组，它有3X4=12个字符元素，而编译器将它认为是一个一维数组，它有三个元素，分别是a[0], a[1], a[2], 每一个元素是一个含有4个字符的数组，那么a+1的话，是&a[0]的地址，a[0]是一个一给数组，取了一个数组的地址，再加1 ，肯定就是下一个数组的地址了，就是a[1]上图，那么这个时候它的地址增加可不再是1了，而是列数4，也就是说是a这个二维数组中元素（一维数组）的长度。

       回到前面那个图：a[5] - a[3] = ? 地址的运算，这里算的也是元素的相对偏移量，结果当然是2，虽然0x28c8- 0x28c6 = 2结果也是2，不过意义不一样，如果数组类型换成int a[10], 那么a[5] - a[3] 还是2，不是8，这个直接用下标相减就对了。

       因此我们可以总结一下，指针相加减时，要看类型，打狗看主人，指针加减看类型，其运算的值n*sizeof(类型)，比如：字符型地址加1 ，其实地址加也是sizeof(char) = 1，整形地址加1，地址加sizeof(int) = 4，结构体数组中，地址加1，地址加sizeof(结构体)。

 

       通过上面的分析可以看出，数组有很多地方很相似，其实，编译器这哥们处理数组的时候就是将其看成指针来处理的，没有办法，编译器只认地址，变量名一直都是被编译器藐视的。

       看一个程序图：

程序图这个名词是我自创的，因为好多东西说不清，道不明，一个图全搞定。

上面的执行结果是什么？已经很清楚了。休息会。

       上面的例子结果是：B和E

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